離子束濺射致硅納米點(diǎn)的電學(xué)性質(zhì)研究.pdf

1、本文主要包括兩部分工作。第一部分工作利用靜電場(chǎng)力顯微鏡(EFM)技術(shù)，研究了離子束濺射產(chǎn)生的硅(100)量子點(diǎn)陣列的電學(xué)性質(zhì)，分析了兩種模型下的硅量子點(diǎn)表面結(jié)構(gòu)，這部分的主要內(nèi)容如下： 首先，通過(guò)EFM，發(fā)現(xiàn)在靜電場(chǎng)力的作用下，離子束濺射得到的硅納米點(diǎn)，其樣品表面電場(chǎng)信號(hào)分布不均勻。通過(guò)對(duì)該類樣品進(jìn)行真空高溫退火處理并重新進(jìn)行EFM測(cè)量，發(fā)現(xiàn)硅納米點(diǎn)樣品表面的EFM信號(hào)對(duì)比度下降。分別采用束流密度為80μA/cm<'2>和800

2、μA/cm<'2>的Ar<'+>離子束濺射得到的樣品，進(jìn)行溫度效應(yīng)(400℃-800℃)和時(shí)間效應(yīng)(40min-160min)的退火研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明離子束濺射得到的硅納米點(diǎn)結(jié)構(gòu)和其他小組宣稱的不同。其次，利用EFM測(cè)量的物理模型并代入測(cè)試的具體條件進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬，發(fā)現(xiàn)測(cè)量過(guò)程中由于純粹的靜電場(chǎng)結(jié)構(gòu)差別引入的電場(chǎng)力信號(hào)僅在總電場(chǎng)力信號(hào)里占～5％，這證明由EFM測(cè)試結(jié)果幾乎完全來(lái)源于納米點(diǎn)與硅表面之間結(jié)構(gòu)的差異。此外，利用導(dǎo)電原子力顯微鏡(

3、C-AFM)對(duì)離子束濺射得到的Si(100)納米點(diǎn)的測(cè)量，同樣可以證明EFM測(cè)試結(jié)果的真實(shí)性。 本論文的另一部分工作，是采用離子束濺射得到的具有納米點(diǎn)結(jié)構(gòu)的Si樣品進(jìn)行電化學(xué)腐蝕加工，以達(dá)到生成具有納米柱結(jié)構(gòu)的Si材料。我們通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)參數(shù)，期望找到能制備符合要求的樣品的實(shí)驗(yàn)條件，包括Si的摻雜條件，腐蝕參數(shù)和離子束濺射參數(shù)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，初步證明了采用離子束濺射得到的Si納米點(diǎn)結(jié)構(gòu)，對(duì)于利用電化學(xué)腐蝕生成Si納米柱陣列，具有引導(dǎo)性